KR101270529B1 - 철골용 합성 내화 피복 구조체 및 그 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간단한 구조와 저렴한 비용으로 우수한 내화성능을 발휘할 수 있는 철골용 합성 내화 피복 구조체및 그 시공방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체는, 철골의 외면에 도포되며, 열에 의해 발포되는 발포성 내화 도료로 된 피복재 및; 상기 피복재의 외면을 둘러싸도록 설치되되, 피복재와 일정 거리 이격되게 설치되는 난연성 또는 불연성 재료로 된 내화보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

철골용 합성 내화 피복 구조체 및 그 시공방법{Complex Fireproof Coating Structure for Steel Frame and Method for Constructing the Same}

본 발명은 건축용 철골의 내화 피복 구조체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 H 형강, 원형 강관, 사각 강관 등의 철골 구조물의 외부를 감싸도록 설치되어 화재시 장시간 동안 철골 구조물을 보호하고 있는 내화구조의 성능을 향상시킬 수 있는 철골용 합성 내화 피복 구조체및 그 시공방법에 관한 것이다.

일반적으로 철골과 같은 강구조물은 건축법규에 따라 내화구조로 구축되어야 하기 때문에 철골에 내화성능을 가진 내화페인트, 내화뿜칠 등의 내화재료를 별도로 분사하여 피복재를 시공하거나 석고보드로 감싸는 방법 등이 사용되고 있다.

예를 들어 대한민국 공개특허 제2010-0134294호(2010년 12월 23일 공개)에는 강구조물(H 형강)의 외부를 감싸도록 피복재인 구조용집성재 덧판을 설치하고, 강구조물의 외부면과 구조용집성재 덧판 사이에 석고보드를 부착하여 단열 및 내화성능을 갖도록 한 강구조용 하이브리드 구조재가 개시되어 있다.

그러나, 상기와 같은 강구조용 하이브리드 구조재 등의 종래의 내화구조체는 구조가 복잡하여 설치에 많은 노력과 비용이 요구되는 문제가 있다. 또한, 충분한 내화 성능을 확보하기 위해서는 내화재의 두께가 두꺼워야 하는데, 이는 설치 비용을 더욱 가중시키는 요인이 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 내화재의 두께를 증가시키지 않고, 간단한 구조와 저렴한 비용으로 우수한 내화성능을 발휘할 수 있는 철골용 합성 내화 피복 구조체및 그 시공방법을 제공함에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체는, 철골의 외면에 도포되며, 열에 의해 발포되는 발포성 내화 도료로 된 피복재 및; 상기 피복재의 외면을 둘러싸도록 설치되되, 피복재와 일정 거리 이격되게 설치되는 난연성 또는 불연성 재료로 된 내화보드를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 한 형태에 따르면, 상기 피복재와 내화보드 간의 이격 거리는 상기 피복재의 발포 가능 두께보다 작은 것이 바람직하다.

상기 내화보드는 임의의 유기질계 또는 무기질계의 난연성/불연성 재료, 내열성 금속 재료, 난연성 또는 불연성 합성수지 재료로 만들어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 간단한 구성으로 이루어지며, 난연성 합성수지 재질의 내화보드를 이용하므로 시공이 용이하고, 설치 비용이 저렴한 이점이 있다.

특히, 내화보드와 피복재 간의 이격 거리가 피복재의 발포 가능 두께보다 작을 경우, 화재 발생 시 열에 의해 피복재가 발포될 때 피복재가 내화보드에 의해 더 이상 두꺼워지지 못하게 되므로 피복재의 발포 밀도가 증가하게 되고, 이로 인해 피복재에 의한 차열 성능이 향상되어 화재 안전성을 더욱 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체를 나타낸 단면도이다.
도 2는 도 1의 철골용 합성 내화 피복 구조체의 피복재가 발포된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 1의 철골용 합성 내화 피복 구조체의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체의 연결수단의 일 실시예를 나타낸 요부 단면도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체의 연결수단의 다른 실시예를 나타낸 요부 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체를 나타낸 단면도이다.
도 8은 도 7의 철골용 합성 내화 피복 구조체의 변형예를 나타낸 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체를 나타낸 단면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체를 상세히 설명한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체는 철골(1)(이 실시예에서 H 형강)의 외면에 도포되는 피복재(2)와, 상기 피복재(2)의 외면을 둘러싸도록 설치되되 피복재(2)와 일정 거리 이격되게 설치되는 내화성 재료로 된 내화보드(3)를 포함한다.

상기 피복재(2)는 내화성을 가짐과 동시에 열에 의해 발포되는 특성을 갖는 발포성 내화 도료로 이루어져 열이 가해지게 되면 소정의 두께로 발포되면서 열을 차단하는 작용을 한다. 상기 피복재(2)는 발포성 도료를 노즐로 뿜칠하는 공지의 방식으로 철골(1)의 외면에 도포될 수 있다.

상기 내화보드(3)는 피복재(2)의 외측에 설치되어 피복재(2)가 화재에 직접 노출되는 것을 방지하여 발포된 피막의 탈락을 방지함과 더불어 피복재(2)에서 발생한 분진 등이 외부로 날리는 것을 방지하는 작용을 하게 된다.

또한 상기 내화보드(3)는 피복재(2)와의 이격 거리(g)가 피복재(2)의 발포 가능 두께(d)보다 작도록 설치되어 피복재(2)의 발포 밀도를 증대시키는 작용을 하게 된다. 즉, 상기 내화보드(3)의 내면과 피복재(2)의 외면 간의 이격 거리(g)는 상기 피복재(2)의 발포 가능 두께(d)보다 약 60~80% 정도 작게 설계된다. 여기서 피복재(2)의 발포 가능 두께(d)란 내화보드(3)가 설치되지 않았을 경우 피복재(2)가 열에 의해 발포될 수 있는 평균적인 두께를 의미한다. 이와 같이 내화보드(3)와 피복재(2)의 이격 거리(g)가 피복재(2)의 발포 가능 두께(d)보다 작게 되면, 화재 발생 시 열에 의해 피복재(2)가 발포될 때 피복재(2)가 내화보드(3)에 의해 더 이상 두꺼워지지 못하게 되므로 피복재(2)의 발포 밀도가 증가하게 되고, 이로 인해 피복재(2)에 의한 차열 성능이 향상되어 화재 안전성을 향상시킬 수 있게 된다.

상기 피복재(2)와 내화보드(3) 사이에는 피복재(2)와 내화보드(3)의 간격을 일정하게 유지하기 위한 복수개의 고정핀(4)이 체결된다. 이 실시예에서 상기 고정핀(4)은 대략 'T'자형 단면을 갖도록 되어 내측 단부가 상기 피복재(2)의 외면에 연접하고 외측 단부가 상기 내화보드(3)에 고정되게 결합되어 피복재(2)와 내화보드(3)의 간격을 일정하게 유지하는 작용을 한다.

한편, 상기 내화보드(3)는 임의의 유기질계 또는 무기질계의 난연성 또는 불연성 재료, 불연성 금속 재료, 난연성 또는 불연성 합성수지 재료로 만들어질 수 있다. 바람직하기로 상기 내화보드(3)는 메틸올기를 포함하는 열경화성 수지와 무기계 난연재 및 난연 섬유를 혼합하여 만들어진다. 좀 더 구체적으로, 상기 내화보드(3)는 메틸올멜라민 또는 메틸올페놀 수지로 된 열경화성 수지와; 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 징크 보레이트, 트리암모늄 포스페이트 및 삼산화 안티몬으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 2가지 이상인 무기계 난연재를 소정의 비율로 물에 희석하고, 이 희석된 수지 수용액에 유리 섬유 또는 탄소 섬유 중 하나인 난연 섬유를 함침시킨 다음, 함침된 난연 섬유를 설정 온도 이하에서 건조시키고, 건조된 난연 섬유를 설정 온도 범위에서 설정 압력으로 가압하여 성형하는 과정으로 만들어진다.

상기 메틸올멜라민 또는 메틸올페놀 수지는 난연 섬유와의 결합력을 향상시키는 장점이 있다. 또한, 상기 무기계 난연재는 수용액 상태에서의 수지와의 혼합과 희석이 용이하며, 휘발성 용제를 사용하지 않고 난연재를 분산할 수 있고, 수지의 성형 후 휘발성 유기 오염 물질(VOCs)을 방출하지 않는다는 장점을 갖고 있다.

이와 같은 혼합물로 이루어진 내화보드(3)는 연소가스 발생량 및 유독가스 발생량이 적고, 연소시 증발량이 적어 매우 우수한 난연성을 갖는 것으로 실험 결과 밝혀졌다. 또한, 상기 내화보드(3)가 상기한 난연성 합성수지 재료로 만들어지게 되면 시공성 또한 매우 우수하고 설치비용이 저렴해지는 이점도 얻을 수 있다.

한편, 이 실시예에서는 내화보드(3)가 철골(1)의 형태와 동일한 H 형태로 형성되어 내화보드(3)와 피복재(2)가 전체에 걸쳐 대체로 일정한 간격을 유지하도록 하지만, 도 3에 다른 실시예로 도시한 것과 같이 내화보드(3)를 단순한 사각형 형태로 제작하여 철골(1) 및 피복재(2)를 둘러싸도록 할 수도 있을 것이다.

또한 상기 내화보드(3)는 복수개로 분할된 부분품들이 연결수단에 의해 서로 결합되면서 피복재(2)의 외측을 완전히 둘러싸게 설치될 수 있다.

상기 내화보드(3) 부분품들을 서로 연결하기 위한 연결수단으로는 도 4a 및 도 4b에 도시된 것과 같이 상기 연결수단은 어느 한 내화보드(3) 부분품의 끝단부 양면에 오목하게 형성된 결합홈(5)과 다른 한 내화보드(3) 부분품의 끝단부 양면에 형성되어 상기 결합홈(5) 내측으로 삽입되면서 탄력적으로 걸림 결합되는 걸림돌기(6)로 구성될 수 있다.

이와 같이 연결수단이 내화보드(3) 부분품들의 끝단에 형성된 결합홈(5)과 걸림돌기(6)로 이루어지게 되면, 별도의 체결수단을 사용하지 않고 내화보드(3) 부분품들이 서로 결합될 수 있게 되므로 시공이 매우 용이해지는 이점을 얻을 수 있다.

이와 다르게, 도 5a 및 도 5b에 다른 실시예로 나타낸 것과 같이 상기 연결수단은 어느 한 내화보드(3) 부분품의 끝단부에 오목하게 형성된 삽입홈(7)과, 다른 한 내화보드(3) 부분품의 끝단부에 돌출되게 형성되어 상기 삽입홈(7) 내측으로 삽입되는 결합편(8)과, 상기 결합편(8)이 삽입홈(7) 내측에 삽입된 상태에서 상기 내화보드(3) 부분품의 끝단부 일측면에서 상기 결합편(8)을 관통하도록 체결되는 스크류(9)로 구성될 수 있다.

이외에도 도 6에 도시한 것과 같이, 내화보드(3)들을 사각형의 판재로 제작하고, 각각의 내화보드(3)들의 서로 맞댄 후, L형 브라켓(10)을 내화보드(3)들의 이음부의 외측면(필요시 내측면에도 추가할 수 있음)에 대고 볼트(11)나 스크류 등의 체결구를 체결하여 내화보드(3) 부분품들을 상호 연결할 수도 있을 것이다.

상기와 같은 본 발명의 합성 내화 피복 구조체는 다음과 같이 시공된다.

먼저, 철골을 건축 구조물의 지정된 위치에 설치한다. 그런 다음, 설치된 철골(1)의 외면에 피복재(2)를 도포한다. 이어서, 철골(1)의 외측에 상기 피복재(2)의 외측을 둘러싸도록 내화보드(3)를 설치한다. 이 때, 내화보드(3)의 내면이 피복재(2)의 외면과 설정된 거리만큼 이격되도록 내화보드(3)를 설치한다.

전술한 실시예에서 피복재(2) 및 내화보드(3)는 철골(1)의 전면(全面)에 걸쳐 형성되었지만, 도 7에 다른 실시예로 도시한 것과 같이 철골(1)의 일부분이 건축물의 벽체(W)에 접하도록 설치되는 경우, 피복재(2)는 철골(1)의 외부로 노출된 부분에만 도포되며, 내화보드(3)는 양단부가 벽체(W)에 볼트(B) 등의 체결수단에 의해 고정되면서 철골(1) 및 피복재(2)의 노출된 부분을 둘러싸도록 설치될 수 있다.

물론, 이 실시예에서도 상기 내화보드(3)와 피복재(2) 간의 간격은 피복재(2)의 발포 가능 두께보다 작은 것이 바람직하다.

또한, 도 8에 도시한 것과 같이, 철골(1)의 일부분이 건축물의 벽체(W)에 접하도록 설치되는 경우, 내화보드(3)가 철골(1)과 상응하는 형태를 갖지 않고 단순한 사각형 형태를 가질 수도 있을 것이다.

이러한 본 발명의 합성 내화 피복 구조체는 H 형강, L 형강, T 형강, Z 형강 등의 철골 뿐만 아니라 원형이나 사각형 등 임의의 다른 형태의 철골에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다. 예를 들어 도 9에 또 다른 실시예로 도시한 것과 같이 원형의 철골(1)의 외면에 피복재(2)를 도포하고, 이 피복재(2)와 일정 간격을 유지하도록 피복재(2)의 외측에 원형으로 내화보드(3)를 설치하여 합성 내화 피복 구조체를 구현할 수 있다.

이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

1 : 철골 2 : 피복재
3 : 내화보드 4 : 고정핀
5 : 결합홈 6 : 걸림돌기
7 : 삽입홈 8 : 결합편
9 : 스크류

Claims (9)

1. 철골(1)의 외면에 도포되며, 열에 의해 발포되는 발포성 내화 도료로 된 피복재(2) 및;
   상기 피복재(2)의 외면을 둘러싸도록 설치되되, 피복재(2)와 일정 거리 이격되게 설치되는 난연성 또는 불연성 재료로 된 내화보드(3)를 포함하며;
   상기 피복재(2)와 내화보드(3) 간의 이격 거리(g)는 상기 피복재(2)의 발포 가능 두께(d)보다 작고,
   상기 내화보드(3)는 복수개로 분할된 부분품들이 연결수단에 의해 서로 결합되면서 피복재(2)를 둘러싸며,
   상기 연결수단은 내화보드(3) 부분품들의 서로 마주보는 끝단부에 오목하게 형성된 삽입홈(7)과 상기 삽입홈(7) 내측으로 삽입되는 결합편(8)과, 상기 결합편(8)이 삽입홈(7) 내측에 삽입된 상태에서 상기 내화보드(3) 부분품의 끝단부 측면에서 상기 결합편(8)을 관통하도록 체결되는 스크류(9)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 철골용 합성 내화 피복 구조체.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 내화보드(3)는 메틸올멜라민 또는 메틸올페놀 수지로 된 열경화성 수지와; 수산화 알루미늄, 수산화 마그네슘, 징크 보레이트, 트리암모늄 포스페이트 및 삼산화 안티몬으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 2가지 이상인 무기계 난연재와; 유리 섬유 또는 탄소 섬유 중 하나인 난연 섬유를 혼합하여 만들어진 것을 특징으로 하는 철골용 합성 내화 피복 구조체.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제1항에 있어서, 상기 피복재(2)와 내화보드(3) 사이에는 피복재(2)와 내화보드(3)의 간격을 유지하기 위한 복수개의 고정핀(4)이 체결된 것을 특징으로 하는 철골용 합성 내화 피복 구조체.
8. (A) 철골을 건축 구조물의 지정된 위치에 설치하는 단계와;
   (B) 철골의 외면에 발포성 내화 도료로 된 피복재(2)를 도포하는 단계와;
   (C) 철골의 외측에 상기 피복재(2)의 외측을 둘러싸도록 내화보드(3)를 설치하되, 상기 내화보드(3)와 피복재(2)의 간격(g)이 피복재(2)의 발포 가능 두께(d)보다 작은 크기를 갖도록 내화보드(3)를 설치하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제1항, 제3항, 제7항 중 어느 한 항에 따른 철골용 합성 내화 피복 구조체의 시공방법.
   
9. 삭제

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